地埋管换热系统改造项目关键技术节点施工工艺研究

天津某管业公司建筑原采用常压燃气热水锅炉供热和分体式空调供冷,现拟以浅层地热能为基础能源对原供热制冷系统进行改造,施工前首先通过现场岩土热响应试验、地下管线探测等查明施工场地岩土体结构和换热能力,掌握地下综合管线的分布,并对建筑单位冷热负荷指标校正。重点阐述地埋管换热系统施工过程的关键技术节点,即竖直换热孔钻进、下管、回填及水平管线连接等,为类似改造项目提供参考。

张家口市崇礼区浅层地温能赋存特征

本文以张家口市崇礼区为研究区,充分利用以往资料,分析地层结构、水文地质条件、岩土体热物性特征和浅层地温场特征,大致查明研究区浅层地温能赋存条件。研究发现,研究区内主要岩性为变质岩和侵入岩,第四系分布范围及厚度较小,各岩石的热导率为1.68~5.27 W/(m·K),比热容为0.7095~0.8837 kJ/(kg·K);地下水主要分布在河谷第四系和沟谷底部的风化带中,地下水水化学类型以HCO_(3)-Ca为主;地温场的有利区分布在尚义-平泉深大断裂及其次级断裂附近。推荐采用高效换热地源热泵系统,为崇礼区的制冷和供暖提供能源。

井陉县奥陶系灰岩浅层地温能开发利用潜力研究

为研究井陉县奥陶系灰岩所蕴藏的浅层地温能,在井陉县的河谷内实施热响应试验钻孔一眼,测试了其岩土体物理力学、热物性参数及地温场特征,发现该地区10 m以深平均地温达到了16.77℃,夏、冬季工况测试条件下单位延米换热量分别为68.38、65.78 W/m。通过选取地下水位埋深、地下水流速等8项指标对井陉县进行了地埋管地源热泵适宜性评价,将评价区划分为较适宜区、适宜区和不适宜区,其中较适宜区面积为244.12 km^(2),占总面积的16.82%。在此基础上对较适宜区进行了资源潜力评价,计算了其资源潜力及节能减排能力。为了更好的验证井陉县奥陶系灰岩所蕴藏的浅层地温能具有开发利用价值,安装了相关配套应用工程及监测设备,监测了在不同工况测试条件下的耗能量,通过与普通家用空调耗能量进行对比分析,使用地埋管地源热泵年运行成本约为使用空调成本的55%,具备开发利用价值。

地埋管技术研究现状与展望

地源热泵技术是利用地热能的重要方式之一,地热能可代替常规能源用于建筑物的制冷和供热,在建筑节能减排中起到积极作用。地埋管是地源热泵系统的重要部件,目前关于地埋管技术研究主要集中在浅层(40~200 m)和中深层(1 500~3 000 m)地埋管,浅层和中深层地埋管技术发展为中浅层(200~600 m)地埋管技术的研究提供参考。中浅层地埋管的单井换热量数倍于浅层地埋管,并且可以承担更大的冷热负荷不平衡率,拓宽了地源热泵的应用范围。文中总结了浅层、中浅层和中深层地埋管的基本原理、理论研究和技术应用,对未来技术发展提出展望。

临沂市罗庄区浅层地热能资源研究与评价——以地埋管地源热泵系统为例

本研究旨在评估临沂市罗庄区浅层地热能资源量和开发利用潜力。在分析临沂市罗庄区区域地质、地热地质等基础资料的基础上,结合岩土体样品测试和现场热响应试验,采用指标法和层次分析法对临沂市罗庄区进行地埋管地源热泵系统进行适宜性区划并进行了潜力计算。结果表明:罗庄区内浅层地热能开发利用适宜性中等区面积68.97 km^(2),占97.17%;适宜区内,0~120 m浅层地热能储存量1.882×10^(13)kJ/℃。研究区采取地埋管地源热泵方式开采浅层地热能,冬季可供取暖面积2.56×10^(7)m^(2),夏季供可制冷面积1.56×10^(7)m^(2)。

Application and development of ground source heat pump technology in China

Ground source heat pumps (GSHPs) are one of the renewable energy technologies with features of high efficiency, energy saving, economic feasibility and environmental protection. In China, GSHPs have been widely used for building heating and cooling in recent years, and have shown great potential for future energy development. This paper summarizes the classification, development history, and use status of shallow GSHPs. Several typical engineering cases of GSHP technology are also specified and analyzed. Finally, promising development trends and some advanced technologies are illustrated.

地下水及地埋管地源热泵两种开发利用方式评价差异——以宁夏石嘴山市为例

宁夏石嘴山市浅层地温能近年来获得了广泛的利用,对石嘴山市地下水源热泵、地埋管地源热泵两种开发利用方式适宜性进行了评价,分别计算了石嘴山市浅层地热换热功率,并对比分析,为相关部门做好政策支持,加大地埋管地源热泵的开发利用提供了数据支持和科学依据。

河北省东部地热能项目高效应用与研究

以提高地热能利用为目的,根据地质勘探结果,有针对性地设计了一套采用地热能与水源热泵和空气源热泵相结合的供热系统,使地热能达到梯级利用。在河北衡水某养生庄园投入使用后,比单独使用地热能供热节约投资480万元,每年运行成本降低37万元,系统可靠,自动化程度高,地热水完全回灌且温度不高于10℃,效果良好。该实例证明该系统结合了地热能、水源热泵和空气源热泵各自的优点,补充了彼此的短板,在河北东部地区有着广泛的应用前景,对地热能系统的设计有一定的参考价值。

宁夏银川市浅层地温能赋存条件和开发利用潜力评价

扩大浅层地温能这种可再生绿色能源的开发利用规模,对中国的节能减排和可持续发展具有重要的意义。本次通过银川市浅层地温能资源调查,查明了宁夏银川市浅层地温能蕴藏条件。本研究利用Arcgis软件使用层次分析法对研究区进行地埋管地源热泵适宜性分区,并进行浅层地温能资源潜力评价。研究认为,研究区范围无地埋管地源热泵不适宜区,适宜区面积分布最广为1767 km^(2),占比为56.04%;较适宜区面积为1386 km^(2),占比为43.96%;研究区地埋管地源热泵开采潜力较大,夏季开发潜力为42.7万m^(2)/km^(2),冬季开发潜力为36.0万m^(2)/km^(2)。根据研究成果提出研究区浅层地温能资源开采和规划意见,为后续制定开发利用方案提供思路与依据。

工业园区中深层地热能梯级利用供暖系统应用及效益分析

工业园区采用可再生能源供暖,减少对化石能源的依赖,是实现节能减排的有效途径之一。中深层地热能供暖作为节能减排的有效方式,对实现工业园区经济、环保、低碳发展具有重要意义。以西咸新区泾河新城某项目为对象,通过介绍中深层地热资源直接开采利用、基于地热能梯级利用技术应用情况,对比分析市政热力供热投资及运行费用,提出了中深层地热能在工业园区供暖系统中的高效利用方式。结果表明:中深层地热能供暖系统虽然初投资增加1 530万元,但是运行成本降低了21.24元/m^(2),项目投资回收期为9.51 a,投资内部收益率税后指标为11.18%,具有较好的经济效益;同时,每年可节约标准煤2 288.9 t, SO_(2)减排量5.917 t、NO_(X)减排量2.383 t、PM2.5减排量1.991 t、CO_(2)减排量4 699.775 t,具有显著的低碳环保效益。

上海地区地埋管换热孔注浆回填料热传导特性研究

地源热泵系统是上海浅层地热能开发利用的重要方式,而地埋管换热孔的回填料及其性质对地源热泵的运行效率有影响。本文将7:3比例的黄砂和膨润土作为空白对照组,研究了水灰比0.4、0.5两种工况下,添加外加剂和掺合料对膨润土基回填料性能的影响。试验结果表明:掺粉煤灰型和掺超细矿渣粉型的砂浆析水率较低,两种砂浆析水率分别为2.8%和3.6%,砂浆最稳定;掺粉煤灰型和掺超细矿渣粉型的回填料砂浆稠度高、流动性好,具有较高的导热性,符合高性能回填料的标准,也在实际回填过程中展现出良好效果。并改进了一款连续注浆装置,加快了回填速度,改善了回填质量,提高了回填效率。

地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质环境影响的监测分析

地下水地源热泵系统优点突出,但由于系统运行过程中对地下水的水位、水温、水质有一定的影响,因此,地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质环境影响的研究十分必要。选取关中地区某学校地下水地源热泵系统工程及陕南地区某小区售楼部地下水地源热泵系统工程,通过监测工程运行期间地下水温度、水位和水质动态数据,分析地下水地源热泵系统开发利用过程中对地质条件的影响。结果显示:当工程采灌平衡时,地下水位恢复迅速,地下水地源热泵工程长期运行不会对区域地下水位产生明显的改变;在一个完整的供暖、制冷年内地下水回灌井从井口至井底不同深度地下水温度均处于平衡状态;工程运行过程中水质常规阴阳离子、总硬度、总碱度、总溶解性固体、pH值和水化学类型没有明显的改变,有毒物质中的氰化物、汞离子、砷离子、铅离子、铬离子、挥发酚、铜离子一直处于检出限以下,仅有锌离子浓度受工程运行有一定变化。论文通过分析地下水地源热泵系统开发利用对工程场地地质条件影响,为地下水地源热泵系统的科学推广应用提供技术支撑。

地源热泵系统低负荷运行状态下能效分析及效益潜力评价研究

为给地源热泵系统管理和维护、浅层地热能开发利用工程节能减排效果评价及浅层地热能开发利用的推广提供依据,以山东省东昌府区妇幼保健院嘉明分院为例,利用监测的地源热泵系统能效监测系统,对地源热泵系统低负荷运行状态下能效进行了分析,对效益潜力进行了评价。该套系统机组、系统名义能效均达到了1级标准,根据其2022年制冷季能效监测,该套系统机组、系统制冷能效比与系统负荷存在正相关关系,由于建筑物室内用户侧使用率较低,系统负荷不高,实际的机组和系统制冷能效比较低,系统实际使用效益不佳。按照典型年采用温频法计算了系统的制冷季效益潜力,即制冷季常规能源代替量94403kgce,热源价值84971元,节能的热源价值制冷季一次能源节能率40.90%,供冷期二氧化碳减排量233175kg,二氧化硫减排量1888kg,粉尘减排量944kg。

热交换桩的作用机制及其应用

将常规桩与地源热泵技术结合起来形成了一种新型基桩——热交换桩。首先介绍了热交换桩的概念和工作机制,并对其进行了总结和分类。桩体中埋设换热器并与地表管路连接,通过换热器中的交换液体与桩体、桩周土-地基土及地下水系统进行热交换,形成封闭的地源热泵的地热交换器,使得热交换桩具有常规基桩和地源热泵预成孔直接埋设换热器的双重作用。最后分析了热交换桩目前国内外的应用现状,指出了实际应用关键技术问题及其研究的方向。分析后可以看出,热交换桩是一种经济、环保、节能的新技术,值得推广使用。

浅层地热能勘查评价

利用热泵技术开发利用浅层地热能正在快速发展,为了保证浅层地热能的合理开发和可持续发展,必须进行勘查评价。区域浅层地热能调查查明区域浅层地热能资源数量、质量以及分布规律,进行开发利用区划,为浅层地热能可持续利用提供依据。地源热泵工程浅层地热能勘查为地下换热系统提供可靠的利用浅层地热能的依据。浅层地热能利用环境评价和经济评价是勘查中的必要内容。浅层地热能资源计算评价方法是本文首次系统提出的。

浅层岩土蓄能加浅层地温能才是地源热泵可持续利用的低温热源

当前对地源热泵低温热源的认识存在分歧,并有将浅层地能资源化的趋势。通过对土壤源热泵低温热源认识过程的回顾,结合我国地源热泵发展的实际情况,提出了浅层岩土蓄能加浅层地温能才是地源热泵可持续利用低温热源的观点。认为应基于浅层岩土层储能的思路去研究和发展地源热泵。根据冬季供热的需要和当地的地质构造决定夏季的蓄热量,并采用先进技术保证热能蓄存。

北京平原区地源热泵换热能力现场测试研究

岩土体不仅决定地温场的展布形态,而且也是浅层地温能资源评价和工程设计的关键因素,掌握区域岩土体的热物性及换热性能,是保障热泵高效稳定运行的关键。根据北京地区在施地源热泵工程对现场换热能力测试结果,系统地研究了地层结构及岩性、水文地质条件、回填材料等因素对综合热导率的影响。研究结果表明:在相同条件下选择适当回填材料有利于提高系统换热性能,膨润土和水泥基作为回填材料,比中细砂作为回填材料的换热性能分别提高了17.6%和19.7%;岩土体和地下水是热能赋存和传播的物质基础,地下水与地层结构决定着地温场分布形态和换热效率,地埋管换热器的换热能力与土壤颗粒、地下水位、地下水渗流存在直接关系,土壤颗粒越大,地下水位埋深越浅,渗流越快,对地埋管换热器换热能力具有明显的强化作用。

南京市地下水地源热泵系统适宜性分区评价:基于层次分析法和熵权系数法

浅层地温(热)能是一种可再生的新型环保能源,地下水地源热泵系统是开发利用浅层地热能的一种方式。层次分析法(AHP)能够充分利用专家的知识和经验,但是无法克服主观随意性带来的偏差;熵权系数法是一种客观的评价方法,但是不能反映决策者的偏好。结合南京的地质、水文地质条件、水温场、水化学条件等,提出基于AHP和熵权系数法的综合评价方法,对南京市地下水地源热泵系统应用适宜性进行分区,得到适宜区、较适宜区和不适宜区的分布范围和面积,对今后的开发利用工作具有指导意义。

基于AHP的浅层地热能适宜性分区评价

层次分析法是一种定性和定量分析相结合的多目标决策分析方法,在很多领域都得到广泛的应用。本文运用层次分析法进行银川市地下水水源热泵适宜性分区评价,确定浅层地热能适宜性分区评价体系中的各评价指标的权重。在此基础上,利用权重系统和评分系统进行适宜性分区评价,评价结果显示银川市除局部地区外,大部分地区适宜采用地下水水源热泵开采浅层地热能,评价结果与客观情况基本吻合,分区结果合理可靠,为银川市浅层地热能的合理开发利用提供借鉴和参考。